通信衛(wèi)星有效載荷技術(shù)

通信衛(wèi)星有效載荷技術(shù)匯報人：李建輝2018年12月29日概述Overview主要內(nèi)容Maincontent工作映射Workmapping01.02.03.CONTENT概述01概述Overview1、概論2、轉(zhuǎn)發(fā)器分系統(tǒng)微波接收機(jī)功率放大器轉(zhuǎn)發(fā)器多工器轉(zhuǎn)發(fā)器控制部件3、天線分系統(tǒng)反射面天線和喇叭天線饋源和形成波束網(wǎng)絡(luò)4、有效載荷系統(tǒng)測試主要內(nèi)容021、概述衛(wèi)星通信：是指地球上無線電收發(fā)通信站之間利用人造地球衛(wèi)星中繼轉(zhuǎn)發(fā)，而實(shí)現(xiàn)的無線通信。用于這一目的的人造衛(wèi)星就是通信衛(wèi)星。1.2通信衛(wèi)星軌道LEO/MEOHEO（高橢圓）GEO優(yōu)點(diǎn)可覆蓋全球傳輸延時短頻率可多次復(fù)用衛(wèi)星和地面設(shè)備簡單搞摧毀性好適合個人通信可覆蓋高緯地區(qū)地球站可工作在大仰角上，減少大氣影響發(fā)射成本低開發(fā)早發(fā)展星上多點(diǎn)波束技術(shù)，可簡化地面設(shè)備適用于低緯度地區(qū)缺點(diǎn)連續(xù)工作需要多顆衛(wèi)星復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計要使用星上處理及星間通信等光電技術(shù)較大的多普勒移需要頻率補(bǔ)償功能從一顆星向另一顆星切換時，需要電路中繼保護(hù)措施地球站必須從一顆星跟蹤到另一顆星，所以系統(tǒng)至少需要兩副天線和一套跟蹤設(shè)備需要2-3顆衛(wèi)星保障連續(xù)通信業(yè)務(wù)從一顆星向另一顆星切換時，需要電路中繼保護(hù)措施需要多普勒移頻率補(bǔ)償功能地球站必須從一顆星跟蹤到另一顆星，所以系統(tǒng)至少需要兩副天線和一套跟蹤設(shè)備地面設(shè)備比較大，成本高衛(wèi)星天線必須有波束定位控制系統(tǒng)對高緯度地區(qū)通信覆蓋效果差地面設(shè)備大，成本高，機(jī)動性差要用星上處理技術(shù)和大功率發(fā)射及大口徑天線各類軌道優(yōu)缺點(diǎn)比較1.3衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)由四大部分組成，即衛(wèi)星（空間分系統(tǒng)）、通信地球站、監(jiān)控管理和測控網(wǎng)站。完成衛(wèi)星跟蹤測量和控制，使其進(jìn)入軌道，并定期軌道修正和保持在業(yè)務(wù)通過后對定點(diǎn)衛(wèi)星進(jìn)行通信性能檢測和控制。包括中央站和若干普通站；中央站接受、發(fā)信功能，還能調(diào)度普通地球衛(wèi)星主體：實(shí)現(xiàn)信號的接收、處理與轉(zhuǎn)發(fā)空間分系統(tǒng)組成有效載荷有效載荷概念相對的：對于通信衛(wèi)星的有效載荷（星上通信分系統(tǒng)）是直接執(zhí)行通信任務(wù)的空間儀器設(shè)備，主要由一些通信轉(zhuǎn)發(fā)器和通信天線組成。接收機(jī)分路、轉(zhuǎn)接及處理設(shè)備發(fā)射機(jī)分路轉(zhuǎn)接設(shè)備合成轉(zhuǎn)接設(shè)備接受天線發(fā)射天線自地面去地面轉(zhuǎn)發(fā)器天線有效載荷系統(tǒng)簡圖1.4通信特點(diǎn)通信距離遠(yuǎn)，覆蓋面積大，通信成本與通信距離無關(guān)靈活性與普遍性1.5有效載荷的性能通信容量相關(guān)1、EIRP（等效全向輻射功率）EIRP=P–Loss+G(其中P為發(fā)射功率dBW,Loss為線路損耗,G為天線增益dBi)dBw的計算公式為：dBw和dBm的換算：0dBw=10log1W=10log1000mw=30dBm2、G/T（接收系統(tǒng)增益噪聲溫度比）G/T=Gr/（Tat+Te）（Gr

接受天線增益；Ta

接收天線噪聲溫度；Te

轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)等效溫度）噪聲溫度表示噪聲源所發(fā)出的噪聲功率的量度?？捎肨MR（微波輻射測量）3、SPFD（飽和功率通量密度）4、帶寬與通信頻段：衛(wèi)星的有用帶寬占90%通信質(zhì)量相關(guān)（信號失真）1、幅頻特性（不同平率相同幅度轉(zhuǎn)發(fā)時幅度隨頻率的變化）2、相頻特性（群延時不同步造成失真）3、幅度非線性4、相位非線性5、變換頻率，6、對上行信號的補(bǔ)償通信頻段頻率范圍GHz表示符號0.1–0.3VH0.3–1.0UHF1.0–2.0L移動通信、聲音廣播2.0–4.0S移動通信、圖像廣播4.0–8.0C固定通信、聲音廣播8.0–12.0X固定通信12.0–18.0Ku固定通信、電視直播18.0–27.0K27.0–40.0Ka固定通信、移動通信40.0–75V75–110W110–300Mm300–3000μm2、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)

衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器負(fù)責(zé)將天線分系統(tǒng)收到的信源地球站信號進(jìn)行處理、放大，再送回天線分系統(tǒng)，發(fā)回目的地球站。接收機(jī)、多工器、功率放大器、通道控制等轉(zhuǎn)發(fā)器分類轉(zhuǎn)發(fā)器處理型轉(zhuǎn)發(fā)器透明轉(zhuǎn)發(fā)器中頻轉(zhuǎn)發(fā)星上微波轉(zhuǎn)發(fā)加密2.1微波接收機(jī)微波接收機(jī)的功能是解調(diào)經(jīng)過調(diào)制的信號，同時，又要保證足夠的信噪比。具備低噪聲性能，還具有足夠增益，是提高衛(wèi)星G/T值的主要途徑。微波接收機(jī)組成微波接收機(jī)是通信轉(zhuǎn)發(fā)器的寬帶設(shè)備，由微波通道、本振微波源和接收機(jī)電源三部分組成。微波接收器相關(guān)參數(shù)

低噪聲放大器，

噪聲系數(shù)很低的放大器。通常使用FET(場效應(yīng)管)，可以電壓放大，功率放大。增益溫度補(bǔ)償電路，屬于電子線路技術(shù)領(lǐng)域，包括電路中采用的穩(wěn)壓二極管，熱敏電阻。PN結(jié)導(dǎo)通后的壓降基本不變，但不是不變，PN結(jié)兩端的壓降隨溫度升高而略有下降變頻與本振變頻混頻器是輸出信號頻率等于兩輸入信號頻率之和、差或?yàn)閮烧咂渌M合的電路?；祛l器通常由非線性元件和選頻回路構(gòu)成。兩個不同頻率的高頻電壓作用于非線性器件時，經(jīng)非線性變換，電流中包含直流分量、基波、諧波、和頻、差頻分量等。其中差頻分量fLo-fs就是混頻所需要的中頻成分，通過中頻帶通濾波器把其它不需要的頻率分量濾掉，取出差頻分量完成混頻?；祛l器解析高溫晶振2.2功率放大器通信衛(wèi)星的功率放大器是通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器末級的有源設(shè)備，它通過對通信轉(zhuǎn)發(fā)信號做最后的功率放大。通信衛(wèi)星用功率放大器大致有兩類，即電真空型的行波管放大器（TWTA）和半導(dǎo)體型的固體放大器（SSPA）。行波管功放(1)電子槍;(2)微波輸入;(3)磁鐵;(4)衰減器;(5)螺旋線;(6)微波輸出;(7)真空管;(8)收集極行波管是靠連續(xù)調(diào)制電子注的速度來實(shí)現(xiàn)放大功能的微波電子管。在行波管中，電子注同慢波電路中行進(jìn)的微波場發(fā)生相互作用，在長達(dá)6～40個波長的慢波電路中電子注連續(xù)不斷地把動能交給微波信號場，從而使信號得到放大。行波管具有寬頻帶和高增益的特點(diǎn)，其動態(tài)范圍大且噪聲低，適用于高頻率、寬頻帶、大功率領(lǐng)域。增益在25～70分貝范圍內(nèi)﹐低噪聲行波管的噪聲系數(shù)最低可達(dá)1～2分貝。射頻入射頻出固態(tài)功率放大器微波固態(tài)放大器是半導(dǎo)體器件制成的功率放大器。晶體管功率放大器、場效應(yīng)管功放、體效應(yīng)管功放等都屬于這個范疇。2.3轉(zhuǎn)發(fā)器多工器在轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)中，需要配置輸入多工器和輸出多工器對頻率不同的信號進(jìn)行分路和合成，實(shí)現(xiàn)通信通道化。輸入多工器有單一輸入端口和多個輸出端口。多工器是一組非疊加的濾波器，這些濾波器在組合方式上確保不相互加載，并且輸出之間高度隔離。多個頻道，一副天線功率合成器多工器，主要有兩個裝置組成：功率合成器和頻率選擇裝置。

帶通濾波器是一個允許特定頻段的波通過同時屏蔽其他頻段的設(shè)備。比如RLC振蕩回路就是一個模擬帶通濾波器。3

、天線分系統(tǒng)

由發(fā)射天線和接收天線組成的系統(tǒng)。前者是將導(dǎo)行波模式的射頻電流或電磁波變換成擴(kuò)散波模式的空間電磁波的傳輸模式轉(zhuǎn)換器；后者是其逆變換的傳輸模式轉(zhuǎn)換器。電磁波的輻射導(dǎo)線上有交變電流流動式，就可以發(fā)生電池波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長度和形狀有關(guān)。ABA：兩導(dǎo)線的距離很近，電場被束縛在兩導(dǎo)線之間，因而輻射很微弱B：兩導(dǎo)線張開，電場九散播在周圍空間，因而輻射增強(qiáng)衛(wèi)星天線方向性垂直放置的半波對稱振子的方向性天線方向增強(qiáng)四個半波對稱振子組陣，能夠控制輻射定向天線：平面反射板放在陣列一邊，提高了增益天線增益全向天線定向天線增益波瓣寬度方向圖通常有多個瓣，其中輻射最強(qiáng)的稱為主瓣，其余的為副瓣，在主瓣輻射方向，輻射強(qiáng)度降低3db的兩點(diǎn)夾角稱為波瓣寬度。波瓣寬度越窄，方向性越好，作用距離越遠(yuǎn)，抗干擾性能力越強(qiáng)。3.2喇叭天線和反射面天線喇叭天線反射面天線3.3饋源與極化器饋源是拋物面天線的基本組成部分，是高增益天線的初級輻射器。它把高頻電流或束縛電磁波變成輻射的電磁波能量，通常是一個弱方向性天線。極化器極化器是控制天饋系統(tǒng)極化方向的裝置，用于選擇與衛(wèi)星電視信號一致的極化型式，并抑制其它型式的極化波，以獲得極化匹配，實(shí)現(xiàn)最佳接收。圓極化天線無論如何旋轉(zhuǎn)，發(fā)射的電波一樣，接收天線可以不用考慮4代伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星主天線的3D方向圖工作映射03Overview產(chǎn)品公司Mainproducts01.02.CONTENT公司介紹

睿信豐致力于研發(fā)、生產(chǎn)面向衛(wèi)星、無人機(jī)等無人平臺的無線通信系統(tǒng)及提供無線通信整體測試解決方案，在北京、西安均設(shè)立研發(fā)與服務(wù)機(jī)構(gòu)。

航天領(lǐng)域，睿信豐研制的綜合基帶、饋電、數(shù)傳等設(shè)備參與了多個重大型號，積累了豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品成熟度高。近年來，睿信豐致力于衛(wèi)星地面站的建設(shè)，利用技術(shù)優(yōu)勢為多個商業(yè)航天客戶提供地面站產(chǎn)品與服務(wù)。北京睿信豐科技有限公司RinTex-CHSim寬帶信道模擬器寬帶信道模擬器是一款功能強(qiáng)大的無線通信鏈路仿真器，支持寬帶中頻和射頻閉環(huán)測試。

寬帶信道模擬器能夠準(zhǔn)確模擬接收機(jī)和發(fā)射機(jī)相對運(yùn)動導(dǎo)致的信號變化特性，生成中頻和射頻信號，可以用于相對運(yùn)動場景測試。

寬帶信道模擬器能夠仿真各種物理信道的特征參數(shù)，如頻率、衰落、動態(tài)時延、衰減、噪聲、干擾等，為通信系統(tǒng)從研制到應(yīng)用整個生命周期提供信道仿真測試環(huán)境。通過選擇不同頻段的上變頻器和下變頻器，寬帶信道模擬器能夠接收并生成很寬頻率范圍的信號?！罹哂心軌蛑С指咚贁?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的高帶寬。

☆高精度，延遲控制精度可達(dá)0.1ns。

☆支持深空距離模擬，最遠(yuǎn)可模擬到月球距離。

☆支持MIMO

☆強(qiáng)大的功能，易操作的界面，使用戶能夠在實(shí)驗(yàn)室里，輕松、快速且接近真實(shí)地進(jìn)行復(fù)雜物理信道和運(yùn)動模式的測試；

☆能夠在測試信號中加入多普勒、延時、衰落、衰減、噪聲和干擾；

☆與STK仿真軟件的無縫對接允許場景中的通信鏈路參數(shù)成為硬件閉環(huán)測試的參數(shù)。RinTex-WBR寬帶信號記錄回放儀RinTex-WBR寬帶信號記錄儀，是一款超寬帶信號記錄回放設(shè)備，支持實(shí)時信號記錄、記錄信號回放和實(shí)時信號記錄轉(zhuǎn)發(fā)功能。信號范圍覆蓋DC~2400MHz，連續(xù)模式下帶寬高達(dá)600MHz，分段模式帶寬高達(dá)2400MHz。經(jīng)過系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化和小型化設(shè)計，具有高集成度、高擴(kuò)展性、強(qiáng)集成度的寬帶信號記錄儀，支持MIMO，可以滿足寬帶信號處理系統(tǒng)在信號體制驗(yàn)證、設(shè)備研制、分系統(tǒng)測試、集成裝配、外場檢驗(yàn)等各階段測試需求。

☆支持MIMO

☆高達(dá)600MHZ實(shí)時寬帶

☆支持長時間連續(xù)采集記錄

☆支持長時間連續(xù)回放

☆自主知識產(chǎn)權(quán)，可以根據(jù)用戶需求定制特殊功能RinTex-BSG寬帶信號和環(huán)境發(fā)生器在性能、采樣率、信號保真度和定時分辨率上在業(yè)內(nèi)位居前列，具有高達(dá)8GS/s和10位的垂直分辨率，為日益提高的測量挑戰(zhàn)提供了業(yè)內(nèi)優(yōu)異的信號激勵解決方案。通過控制信號特性，生成較為復(fù)雜的信號。RinTex-BSG寬帶信號和干擾發(fā)生器RinSaTex-CTS測控應(yīng)答機(jī)模擬器RinSaTex-CTS測控應(yīng)答機(jī)模擬器經(jīng)過集成化和小型化設(shè)計，可以模擬星載/機(jī)載應(yīng)答機(jī)，與地面測控通信設(shè)備構(gòu)成測控系統(tǒng)，能夠完成遙測、遙控、測距、測速及時差測量、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通信等各項(xiàng)功能和性能指標(biāo)。上架式L/S/C/X/Ku/Ka上下變頻器【主要特性】

☆頻率范圍L/S/C/X/KU/KA

☆低雜散性能

☆高穩(wěn)定度時基（OCXO）

☆輸出功率優(yōu)于+10dBm

☆自動外參考同步功能

☆雙參考時鐘輸出（10MHz、100MHz）PROPSIM5G信道仿真解決方案PROPSIM5G信道仿真解決方案適用于在實(shí)驗(yàn)室中對5G多模器件和基站進(jìn)行端到端、可重復(fù)的真實(shí)性能測試。該解決方案能夠幫助您找到邁向5G的捷徑，并提供優(yōu)異的用戶體驗(yàn)。使用可靠且可重復(fù)的測試方法和工具，通過廣泛的測試，獲得關(guān)鍵性能指標(biāo)（KPI）的測試結(jié)果使用戶可以驗(yàn)證新發(fā)布的產(chǎn)品和持續(xù)實(shí)